地下盐穴储气库注气排卤及注采完井技术

盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘,采用人工方式在盐层或盐丘中水溶形成洞穴储存空间来存储天然气,是储气库的主要类型之一。盐穴储气库建成后第一次注气排卤及注采完井是储气库建造和应用以及安全运行的关键。为了满足我国首座盐穴储气库--金坛盐穴储气库建设的需要,根据该储气库建库的特点,进行了注气排卤及注采完井工艺技术研究,通过注气排卤及注采完井方案的优选,制定了现场施工工艺,形成了我国盐穴储气库注气排卤及注采完井配套工艺技术,并成功运用于该储气库已有溶腔改造的5口井中,填补了我国盐穴储气库的注气排卤及注采完井工艺技术的空白。     

云应盐穴储气库固井技术

云应盐穴储气库目的层埋藏浅且存在多夹层交互层,井底温度低,盐水水泥浆水泥石抗压强度发展缓慢,优选适合低温盐层固井的水泥浆配方困难,固井质量难以保证。在通过研究地方采卤井固井施工中存在的地层漏失、水泥浆失返、水泥环胶结质量差、水泥环强度低等难题的基础上,通过有针对性开展井眼准备、盐水水泥浆配方、管串结构设计与扶正器位置安放、施工参数等研究与优化工作,确保了云应盐穴储气库YK1-1井φ244.5 mm生产套管固井施工顺利完成,创国内盐穴储气库固井深度最浅(557.5 m)纪录。经声幅测井、套管鞋处试压、腔体密封性试压三个环节检测,评定固井质量良好,能满足储气库注采井要求。该井生产套管固井顺利施工,为国内埋深浅、夹层多的盐穴储气库固井提供了宝贵经验。     

盐穴储气库技术现状及发展方向

总结国内外盐穴储气库建设技术发展趋势,认为国外的丛式井布井方法、大井眼井身结构与大排量造腔、卤水回注地下等技术手段值得借鉴。同时国内盐穴储气库建设仍面临优质库址资源少、造腔周期长、腔体有效利用率低等难题。为破解这一系列难题,在开展市场化运作模式探索的同时,更需要加大核心技术攻关,加强建库地质评价、钻完井工程、造腔设计与控制、复杂连通老腔利用、扩大储气空间等多个方面核心技术的研究,大幅度提高储气库建库效率,促进我国盐穴储气库可持续发展。     

江苏金坛盐穴储气库井低含盐水泥浆固井技术

盐岩地层对水泥浆失水、稠化时间、抗压强度等性能有重要影响,因此浅层盐穴储气库固井常使用含盐水泥浆,但存在水泥浆超缓凝、强度低的问题,且没有理想的抗盐促凝提强外加剂。在分析水泥浆抗盐规律的基础上优化盐水浓度,降低负面效应,突出提强能力,利用超细增强材料与其它固相材料的紧密堆积促凝提强,制备了低含盐增强水泥浆体系,并开发了配套施工工艺。利用该技术成功实施了10口浅层盐穴储气库井固井,优质率井段在80%以上。目前该技术已推广到湖北云应、河南平顶山和湖南衡阳等地的盐穴储气库井固井中,质量稳定,应用前景广阔。     

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。      

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

平顶山盐穴储气库固井技术

平顶山盐穴储气库含盐地层厚度大,目的层埋藏深,泥岩夹层多,固井难度大、要求高。在分析前期固井施工过程中存在的易漏失、胶结质量差、未返出井口等难题的基础上,通过开展有针对性的盐水水泥浆配方优选、井眼准备、前置液优化、钻井和下套管施工等综合性技术措施的研究,保障了固井顺利施工和固井质量。PT1井是平顶山盐穴储气库的一口探井,该井生产套管一次封固井段长,井眼尺寸大,井筒条件复杂,通过采用综合性能好的抗盐水泥浆体系,避免了固井期间漏失问题的发生,解决了平顶山盐穴储气库固井难题,为该地区后续的固井施工提供了宝贵经验。     

盐穴储气库造腔井油水界面位置控制方法

盐穴储气库水溶造腔过程中,为防止腔体上溶过快,丢失有效体积,必须严格控制油水界面的位置.金坛盐穴储气库经过长期的摸索与实践,发展了地面观察法、压力表对比法、计算法、电测法、井下传感器法等五种油水界面控制方法,在盐穴储气库造腔过程中已经得到广泛应用,其它方法如光纤式连续油水界面测量也在不断摸索与试验中.     

盐穴储气库水溶建腔机理研究

盐岩腔体溶蚀过程是发生在边界层内的溶腔固壁表面与溶液之间的物质交换动态平衡过程，根据盐岩的水溶建腔机理建立数学模型，可以为盐穴储气库的水溶建腔设计提供理论依据。根据物质平衡原理及Fick扩散定律，建立了盐岩溶蚀物理模型；根据流体力学基本原理、对流扩散理论及物质平衡原理，建立了溶腔溶质传输-流体流动数学模型，可求解溶蚀过程中腔体内流体的浓度场和流动速度场分布；根据盐岩溶蚀机理研究，推导出盐岩溶解速度方程，可求解溶腔动边界。用该数学模型进行数值模拟得到的溶腔形态与物理模拟结果吻合较好，能够正确描述盐穴储气库水溶建腔的基本规律，可以用于指导水溶建腔的工程实际。图3表1参6     

盐穴储气库密封性能影响因素

储气库能否储存天然气并在气库运行过程中不发生泄漏，主要取决于盐穴腔体及井筒的密封性能，而盐穴腔体密封性能的影响因素很多，影响机理复杂，故深入研究盐穴腔体密封性能影响因素具有重要意义。从地质、工程和工艺3方面详细分析了影响盐穴储气库密封性能的各项因素，根据现场施工经验及国外储气库泄漏事故产生的原因统计，确定出储气库密封性能的主要影响因素，给出主要因素导致气库产生泄漏或破坏的条件，提出了相应的预防措施，现场应用效果良好。     

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大张坨储气库是国内第一座大型地下储气库 ,于 2 0 0 0年 12月进入投产阶段 ,它的建成为北京的供气状况和大气环境治理做出了贡献。B876储气库则是大张坨储气库的扩建工程 ,位于B876区块板Ⅱ1枯竭式超低压凝析油气藏上 ,气藏埋深 2 2 2 0～ 2 2 4 0m ,原始地层压力 2 2 .5MPa,目前地层压力为 10 .5 9MPa ,地层压力系数 0 .4 76 ;在该废弃气藏上新钻了 5口储气库注采井 ,其中 3口井射孔完井后自喷 ,日产气量高达 12 .5× 10 4m3 。文章详细介绍了所钻注采井在钻井、固井、射孔完井等工序过程中采取的油气层保护技术和经验 ,对今后衰竭气藏的挖潜、枯竭式气藏储气库的建设具有参考价值。     

京58地下储气库群潜山型地下储气库完井工艺技术

华北京58地下储气库群首座储气库是在永22构造高含硫化氢、潜山构造上建立的,它不同于枯竭油气田型储气库和常规潜山储气库等完井工艺,有效地解决了高压、高含硫、水平完井的技术难题。对井筒环境、压井液都作了优化,彻底冲洗产层段,对原有屏障层化学降解,酸化,直至放喷测试,保证储气库长期有效正常运行。     

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长庆气田有上、下古生界两套成藏和岩性不同的气层,同属于低压、低渗、低产气层,在已探明的储量中以下古生界气层为主,已建成年20×108m3的生产能力,并以每年10×108m3的规模递增。目前的177.8mm套管完井方式和常规完井管柱有它的不足之处,按现有的钻井、气层保护、压裂酸化和完井技术,开发井完井方式采用139.70mm套管完成后,能提高钻井速度,降低材料消耗。完井管柱采用SAB—3、SB—3和CQ—7等永久性完井管柱,淘汰常规完井管柱,以保护套管、延长套管使用寿命,满足上、下两套气层分试分压分采或合采的要求,达到提高单井产量和提高气田开发效果的目的。     

XQ90气井分支井完井技术

XQ90井是我国在川西地区所钻成的第一口气井分支井组，该井在完井工艺上采用了先进的完井管柱和加砂压裂管柱，达到了主、分支井分层压裂，分层开采的目的；其自行研制的双管采气井口可以分别控制主、分支井井口油压，为后期的采气作业提供了可靠的保障。该井的完井工艺达到国际TAML分类5级水平。     

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在调研国外盐穴储气库相关资料的基础上，对用盐穴建设地下储气库的工艺工程、方法进行了探讨，内容包括：盐穴储气库的建造工艺过程；盐岩的特性；盐对固井水泥的影响；水溶采矿模拟研究结果；影响盐穴稳定性的主要因素；建造岩穴储气库的工艺方法；盐穴储气库运行压力的确定方法；盐穴储气库完井技术要点；国外盐穴储气库建造实例等。可为今后我国建设地下盐穴储气库提供参考。     

保护油气层的完井管柱技术

在油气田开发过程中，洗井液、压井液、完井液易进入地层，使储油气层受到污染和损害。为了保护油气层，研究完井生产管柱技术，在洗井或压井作业中，在封隔器下部的工作筒内投入一个堵塞器，再将封隔器以上的侧门打开，建立循环，使压井液与射孔油气层隔离，起到保护油气层的目的。     

赛汉油田开发中的完井与射孔技术

开展完井与射孔技术研究工作，提高完井与射孔质量。方法：针对汉油田的地质特征和开发方案要求，对完井方式，井身结构，套管柱强度进行优化设计，采用”射孔井优化设计软件“优选射孔参数，射孔及射孔液等。结果：通过几年来的开发实践证明，该项技术的应用能满足油田开发生产需要，较好地完成了开发方案规定的各项指标。     

气密封检测技术在储气库注采井中的应用

地下储气库具有天然气季节性调峰和能源战备的功用,其完井管柱长期承受交变压力,管柱的密封性将直接影响整座储气库的运行寿命。为了保证完井管柱的完整性,长庆油田储气库建设过程中首次引进了管柱气密封检测技术。介绍了新型气密封丝扣检测技术的设备和原理,叙述了长庆油田储气库两口水平注采井应用3SB扣油套管的检测试验概况。应用结果表明:油套管在试验压力下泄漏很难避免,泄漏率与套管上扣扭矩以及试验压力并无直接对应关系,也不能作为管柱泄漏判断的直接依据。而气密封丝扣检测技术检测灵敏度高,达到了0.000 1‰,可以准确检测出发生泄漏的问题套管,应用该技术可以保证管柱的完整性。     

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近年来 ,西南油气田分公司和四川石油管理局结合四川盆地地质特点和储层特征 ,联合对欠平衡钻井理论、工艺及装备技术配套进行攻关 ,从单一欠平衡钻进技术发展到欠平衡取心、不压井起下钻、不压井测井、不压井下油管等欠平衡钻井配套技术 ,形成了适合四川盆地的现代欠平衡钻井配套技术。在邛西 3井、潼南 1井开展配套试验 ,经受了深探井和高产气流 (邛西 3井无阻流量达 77.4 76× 10 4m3 /d)的检验 ,推动了国内欠平衡钻井技术的发展 ,实现了欠平衡钻井技术的重大突破。通过实践 ,在及时发现油气层和保护油气层、解决工程地质难题等方面作为新区勘探发现的一项重要手段取得了卓越的成效。文中阐述了现代欠平衡钻井地质选井、裸眼井段地层—井眼系统的平衡条件、欠压值的确定方法、相对稳定欠压值的回压动态控制、不压井起下管串、测井、欠平衡完井等关键技术 ,研发的国产配套装备基本满足欠平衡钻井需要     

深层凝析气井完井工艺技术优化应用

对于深层凝析气井,完井工艺应考虑腐蚀介质的影响,保证安全采气,还应满足射孔、采气工艺、井下作业和自喷期产量的要求,且随着凝析气藏开发进入不同的阶段,必须对完井工艺进行适时优化,才能满足凝析气藏开发生产的需要。对雅克拉、大涝坝等深层凝析气藏完井工艺在井下工具、管径、材质、射孔等方面进行研究和优化,通过实际应用,取得了良好效果。